Download Neurotóxicos Medioambientales. Metales - PEHSU Murcia

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REVISIÓN
PEDIÁTRICA
(Acta Pediatr Esp. 2005; 63: 182-192)
Neurotóxicos medioambientales (y II). Metales: efectos
adversos en el sistema nervioso fetal y posnatal
J.A. Ortega García, J. Ferrís Tortajada, A. Cánovas Conesa1, J. Garcia Castell2
Unidad de Pediatría Ambiental. Paediatric Environmental Health Speciality Unit (PEHSU-Valencia).
1
Facultad de Química. Universidad de Valencia. 2Servicio de Anatomía Patológica. Hospital de Sagunt. Valencia
6
Resumen
Abstract
Objetivo. Divulgar entre los pediatras la neurotoxicidad del
plomo (Pb), mercurio (Hg), manganeso (Mn) y cadmio (Cd) sobre el SNC y las medidas preventivas para minimizar y eliminar su uso en los hábitats fetal, infantil y juvenil.
Material y métodos. Revisión bibliográfica sistemática de
los efectos del Pb, Hg, Mn,y Cd en el SNC en desarrollo. Búsqueda en las bases de datos Medline, Science Citation Index
y Embase de los últimos 20 años de los trabajos observacionales de exposición a bajas dosis en humanos y de experimentación en animales.
Resultados. 1) Los principales efectos neurotóxicos de la
exposición fetal e infantil a niveles incrementados de Pb son:
déficit de atención, disminución del rendimiento y fracaso escolar, impulsividad, agresividad y conducta delictiva; 2) la exposición a Hg en dosis altas provoca retraso mental, alteraciones visuales y de la marcha, y en bajas dosis, del lenguaje,
la atención y la memoria; 3) en diversas comunidades autónomas, la población pediátrica supera los límites de seguridad de
ingestión de Hg recomendados por la U.S. Environmental Protection Agency; 4) el Mn provoca trastornos de hiperactividad
y aprendizaje; 5) la leche materna contiene 6 µg/L de Mn, las
fórmulas artificiales unos 77 µg/L, si han sido suplementadas,
alrededor de 100 µg/L, y las fórmulas de soja, hasta 300 µg/L;
y 6) la exposición al Cd produce trastornos de hiperactividad,
alteraciones de la capacidad verbal y disminución del coeficiente intelectual.
Conclusiones. 1) Los efectos del Pb, Hg, Mn y Cd sobre el
SNC fetal e infantil pueden aparecer con niveles inferiores a
los considerados como «seguros»; 2) los pediatras debemos
recomendar alternativas para minimizar y eliminar los metales neurotóxicos del entorno infantil; 3) es necesario cuantificar la ingestión diaria de Hg y reducir de forma cautelar el
consumo de algunos peces (atún, caballa, emperador, perca,
lucio...) en niños, madres lactantes y en mujeres embarazadas y en edades fértiles; 4) los lactantes con fórmulas artificiales ingieren más cantidad de Mn; y 5) las unidades de salud medioambiental pediátrica deben poner en marcha las
historias ambientales en los niños con enfermedades neurológicas.
Title: Environmental toxins. Metals: adverse effects on the fetal and postnatal nervous systems.
Objective. To make pediatricians aware of the effects of the
neurotoxicity of lead (Pb), mercury (Hg), manganese (Mn) and
cadmium (Cd) on the CNS and inform them of the preventive
measures that can minimize or eliminate their use in fetal,
childhood and adolescent environments.
Material and methods. A systematic literature search was
carried out to explore the effects of Pb, Hg, Mn and Cd on the
developing CNS. The search was carried out in the Medline,
Science Citation Index and Embase databases and involved
observational studies on low-dose exposure in humans and in
laboratory animals over the past 20 years.
Results. 1) The major neurotoxic effects derived from fetal and
postnatal exposure to elevated levels of Pb are attention deficits,
below average school performance, increased impulsiveness, aggressiveness and delinquent behavior. 2) Fetal exposure to highdose Hg causes mental retardation and gait and visual disturbances, and fetal exposure to lower doses may cause lasting
impairments in language, attention and memory. 3) In certain autonomous communities, the pediatric population surpasses the
safety limits of Hg recommended by the US Environmental Protection Agency. 4) Mn causes hyperactivity and learning disabilities. 5) Breast milk contains 6 µg of Mn per liter; infant formulas
about 77 µg/L; the latter, when supplemented, around 100 µg/L;
and soy-based formulas up to 300 µg/L. 6) Exposure to Cd in children has been shown to result in hyperactivity and lower verbal
and performance intelligence quotients.
Conclusions. 1) The effects of Pb, Hg, Mn and Cd on the fetal
and postnatal CNS can occur at lower levels of exposure considered “safe”. 2) Pediatricians have to recommend alternatives to
minimize and eliminate the neurotoxic metals in the childhood environment. 3) As a preventive measure, it is necessary to quantify
and decrease the daily Hg intake of children, nursing mothers,
pregnant women and women of reproductive age, and reduce the
consumption of certain fish (tuna, mackerel, sword fish, perch, pike, etc.). 4) Formula-fed infants ingest a much greater quantity of
Mn. 5) Pediatric Environmental Health Units should implement
environmental histories in children with neurological disorders.
Palabras clave
Keywords
Exposición prenatal, metales (plomo, mercurio, cadmio, manganeso), contaminantes medioambientales, neurotoxicidad
pediátrica, salud medioambiental pediátrica
Prenatal exposure, metals (lead, mercury, cadmiun, manganese), environmental pollutants, nervous system poisonings,
neurotoxicity syndromes, environmental health, children
Estudio con el soporte de FIS PI/041931
Fecha de recepción: 13/01/05. Fecha de aceptación: 17/01/05.
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Correspondencia: J.A. Ortega García. PEHSU-Valencia. Hospital Materno Infantil Universitario «La Fe» (Planta 11). Avda. Campanar, 21. 46009 Valencia. [email protected]
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Introducción1, 2
Un gran número de compuestos químicos interfieren el desarrollo normal del sistema nervioso central (SNC). Entre ellos,
se incluyen metales pesados, alcohol, solventes, nicotina, narcóticos, cocaína, marihuana, algunos medicamentos, pesticidas,
etc. Unos cuantos han sido ampliamente estudiados (plomo,
mercurio, alcohol, nicotina, cocaína, opioides, etc.), mientras que
en la mayoría la investigación es mínima.
Por lo general, las pruebas experimentales de toxicidad examinan de forma aislada un compuesto químico. Aunque este
enfoque es importante, no informa de los efectos sobre el neurodesarrollo de las exposiciones a mezclas de distintos compuestos. La exposición ambiental a los metales es ubicua (tierra, agua y aire), así como la interacción con todos los seres
vivos. El cuerpo humano contiene mezclas de metales pesados
y compuestos químicos orgánicos sintéticos en todos sus componentes celulares y humorales. La investigación epidemiológica es complicada por la inexistencia de personas no expuestas que sirvan como controles con un propósito comparativo.
Es importante destacar que muchos compuestos químicos
con toxicidad neurológica nunca han sido estudiados con respecto a los efectos sobre el neurodesarrollo y las funciones cerebrales. La intención de este artículo es revisar y divulgar el
conocimiento actual de la neurotoxicidad de los metales pesados, ya que la bibliografía pediátrica habitual carece de información útil para consultar.
8
Plomo
Es un metal pesado, ampliamente distribuido en la naturaleza,
y su principal mineral es la galena. Es muy blando, denso, fusible y cristaliza en el sistema cúbico. El plomo (Pb) forma muchas sales, óxidos y compuestos organometálicos. Industrialmente, sus compuestos más importantes son los óxidos de
plomo y el tetraetilo de plomo. El plomo forma aleaciones con
muchos metales y, en general, se emplea en esta forma en la
mayor parte de sus aplicaciones. Todas las aleaciones formadas con estaño, cobre, arsénico, antimonio, bismuto, cadmio y
sodio tienen importancia industrial.
Rutas de exposición
Desde que el Pb fue eliminado de la gasolina, la mayor parte
de la exposición ambiental actual en Estados Unidos y la
Unión Europea proviene de la pintura con Pb (en EE.UU.), del
polvo contaminado con Pb y del agua potable. También son importantes los casos descritos por ingestión de suplementos de
calcio durante el embarazo, obtenidos de tejidos óseos animales o conchas marinas con contenido elevado de Pb. Las exposiciones laborales o por bricolaje también incrementan los
niveles de Pb de algunos adultos. El Pb tiende a almacenarse
en los huesos, y durante el embarazo, la aceleración del metabolismo óseo materno provoca su movilización y el incremento de los niveles séricos.
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Plumbemia (µ/dL)
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Lineal (plumbemia (µ/dL))
Figura 1. Disminución del umbral de seguridad del plomo en las
últimas cuatro décadas para los Centers Diseases Control (CDC)
de EE.UU. La dosis actualmente considerada como segura supone
el 8% de la dosis letal; por debajo de esta dosis, se han descrito
efectos neurotóxicos en poblaciones infantiles. Observando la
tendencia lineal de los estándares de seguridad, es fácil
comprender que no existe un nivel seguro de exposición al plomo
en niños
Estudios en humanos
Se resume los resultados de los principales estudios epidemiológicos, y se omite la mayor parte de la investigación en animales, debido a la relativa abundancia de datos en humanos. El
Pb atraviesa con facilidad la placenta y penetra en el cerebro
fetal, interfiriendo su desarrollo normal. Entre los efectos adversos ocasionados por la exposición fetal e infantil, destacan:
disminución del coeficiente de inteligencia (CI), hiperactividad,
trastornos de aprendizaje y atención y cambios de conducta3, 4.
En los años cuarenta, las consecuencias tóxicas del Pb incluían bajo rendimiento escolar, comportamiento impulsivo y
disminución de la concentración5. Desde entonces, se han publicado efectos neurotóxicos ante niveles de Pb cada vez menores (figura 1). De hecho, no existe ningún umbral mínimo de
seguridad para la exposición fetal e infantil al Pb con respecto al deterioro cognitivo6.
Estudios recientes han encontrado una diferencia de 4 puntos en el CI, medida por la Escala de Inteligencia para Niños
de Wechsler Revisada (WISC-R), entre los niños con los valores menores y mayores de Pb en dientes7. En Boston (EE.UU.),
se siguió un grupo de niños de clase media y media-alta durante años8, 9. El bajo rendimiento en el Índice de Desarrollo
Mental de Bayley (MDI) se asoció a elevados niveles de Pb en
sangre de cordón umbilical. La diferencia del CI entre los niveles de Pb altos (media 14,6 µg/dL) y bajos (media 1,8 µg/dL)
fue de 4-7 puntos a los 6, 12 y 24 meses de edad. Posteriormente, a la edad de 10 años, se asoció un aumento de 10 µg/dL
de Pb en sangre con una declinación de 5,8 del CI. Otros estudios han ratificado estos resultados10.
Ha sido descrita una asociación entre los cambios de conducta y los niveles de Pb hallados en los niños. Los niños con ma-
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Neurotóxicos medioambientales (y II). Metales: efectos adversos en el sistema nervioso fetal y posnatal. J.A. Ortega García, et al.
yores niveles son más distraídos, dependientes, impulsivos,
frustrados con facilidad e incapaces de seguir instrucciones. El
trastorno del déficit de atención también tiene correlación con
las concentraciones de Pb en el cabello11. Los niveles elevados
en sangre durante la infancia pueden manifestarse en los niños mayores y adolescentes como una disminución del tiempo para mantener la atención, problemas de lectura y el abandono de los estudios de secundaria12. Algunos estudios
correlacionan la exposición al Pb con el comportamiento agresivo, destructivo y conducta delictiva13, 14. Las investigaciones
en animales sostienen las conclusiones de los estudios epidemiológicos15, 16.
Mecanismo de neurotoxicidad
Los efectos del Pb sobre el desarrollo del SNC intrauterino influyen tanto sobre la estructura celular del cerebro como sobre la química neuronal17. Los efectos estructurales incluyen
alteración en la proliferación celular, en la diferenciación, formación de sinapsis y apoptosis celular. Los efectos neuroquímicos incluyen niveles alterados de neurotransmisores (acetilcolina, dopamina, glutamato) y una densidad alterada del
receptor de dopamina en distintas partes del cerebro18. El Pb
también es un potente inhibidor del receptor NMDA (glutamato). Se ha observado una mayor captación de Pb por el cerebro fetal que por el posnatal19.
Mercurio
El mercurio (Hg) es un tóxico ambiental que causa numerosos
efectos adversos en la salud humana y en los ecosistemas naturales. Es un metal pesado, líquido a temperatura ambiente,
que se presenta en tres variedades: metálico o elemental
(Hg0), sales inorgánicas (Hg2+2, Hg+2) y compuestos orgánicos
(metilmercurio –MeHg–, etilHg y fenilHg). La solubilidad, reactividad, efectos biológicos y toxicidad difieren entre estas
variedades20.
Peligros medioambientales del mercurio
En Europa, el 60% de las emisiones medioambientales son antropogénicas, ascendiendo a unas 340 toneladas anuales.
Más del 85% de las emisiones de Hg antropogénicas están
generadas por las centrales eléctricas, que utilizan combustibles fósiles y la incineración de residuos (incluidas las municipales y derivadas de la actividad sanitaria)21-23. Para su control,
gestión y reducción, la UE recomienda a los países miembros
un inventario más riguroso. De forma global, nuestro continente contribuye con el 15% de las emisiones antropogénicas
mundiales. Las emisiones naturales, menos cuantificadas, podrían ascender a unas 200 toneladas anuales. La toxicidad y su
distribución global nos obligan a priorizar alternativas que permitan la disminución y, donde sea posible, la eliminación del
uso del Hg24. Los termómetros de Hg son la principal fuente
doméstica de este elemento. Un complejo sanitario terciario
en España puede consumir sólo en termómetros clínicos más
de 28.000 unidades al año; pero, además, son muchos los
Representa
metilmercurio
Figura 2. Bioacumulación y biomagnificación del mercurio en la
cadena trófica
utensilios con mercurio en nuestros centros sanitarios, constituyendo la sanidad la quinta causa de vertidos de Hg al medio ambiente25. En la Pediatric Environmental Health Speciality Unit (PEHSU) de Valencia (www.pehsu.org) analizamos
alternativas técnicamente viables y económicamente razonables, para eliminar el Hg en los centros sanitarios, estando disponibles en la página web las recomendaciones26.
El ciclo natural del Hg elemental y de las sales inorgánicas
finaliza en los sedimentos de los ríos, mares, lagos y océanos.
Las bacterias metanogénicas, mediante el proceso de metilación, añaden un átomo de carbono y lo transforman en MeHg.
Este fenómeno es de gran trascendencia para determinar su
toxicidad medioambiental, pues el átomo adicional cambia las
propiedades del MeHg, transformándolo en una forma fácilmente acumulable en la cadena trófica del reino animal. El
MeHg tiene una rápida difusión y se une a las proteínas de las
algas, plancton y otros microrganismos inferiores. Mediante
los procesos de biomagnificación y bioacumulación, las concentraciones en peces grandes superan en un millón de veces
los niveles del agua. Por este motivo, en más de cuarenta estados de EE.UU. y Suecia limitan el consumo de algunos pescados27. En la figura 2 aparece cómo se acumula en la cadena
trófica alimentaria. La contaminación por Hg es un problema
local, regional y global25.
9
Problema de salud pública
El National Research Council (NRC) de EE.UU. estima que, en
dicho país, cada año nacen 60.000 bebés con riesgo de presentar alteraciones neurológicas, siendo la exposición fetal al
MeHg una de las principales causas del bajo rendimiento escolar28. Datos del Center for Disease Control (CDC) establecen
que, en EE.UU., un 10% de mujeres fértiles presentan, hoy en
día, niveles de MeHg suficientemente altos para causar efectos neurológicos adversos en su descendencia29.
Son numerosas las recomendaciones, sobre todo en EE.UU.,
referentes a la contaminación por MeHg de las aguas. En marzo de 2001, la Food and Drug Administration (FDA) publicó que
las mujeres en edades fértiles, embarazadas, madres lactan-
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Nivel asociado con efectos sobre la salud
Estándar de regulación
10
Figura 3. Disminución del umbral peligroso del mercurio25
Figura 4. Estimaciones dietéticas del consumo de mercurio en
España (µg/día)24, 36-39
tes y los niños pequeños no deberían comer peces grandes (tiburón, pez sierra, caballa, emperador, atún, caballa, percha,
lucio y algunos pescados azules), pues contienen suficiente
cantidad de MeHg para aumentar el riesgo de lesionar el SNC
fetal e infantil30, 31.
(percha y lucio), los niveles medios son, aproximadamente, de
0,5 µg/g. Un dato a tener en cuenta es que el empleo de harinas de pescado para el engorde de aves de corral y otros animales puede aumentar su contenido en Hg. Muchos rumiantes
pueden desmetilar parte del Hg, por lo que la ternera y la leche de vaca contienen bajas concentraciones34, 35.
Estudios recientes sugieren que el Hg no tiene un umbral
por debajo del cual no aparezcan efectos adversos sobre la salud. En la figura 3 se ilustra la evolución en el descenso del
umbral «de seguridad» a la exposición al Hg. Por todo ello, la
PEHSU-Valencia sugiere que se adopten de forma cautelar,
mientras no se disponga de más datos, las mismas recomendaciones de la FDA. La Agencia Española de Seguridad Alimentaria (AESA) ha contactado con las sociedades médicas y
otras organizaciones para transmitirles toda la información
disponible, de manera que se incluyan estas recomendaciones
sobre el consumo de pescado en aquellos programas de prevención dirigidos a los grupos más vulnerables32.
Rutas de exposición
Las rutas de exposición general más importantes son la inhalación de vapor de Hg inorgánico a través de los vertidos o durante
los procesos industriales, y la ingestión de pescado contaminado con MeHg. En poblaciones no expuestas profesionalmente,
como el periodo fetal e infantojuvenil, las principales fuentes
de exposición son la dieta y las amalgamas dentales21, 22, 24, 33.
Dieta
Constituye la principal fuente de exposición, en especial, por
pescados y mariscos contaminados. Es difícil estimar el consumo diario y la cantidad presente en los alimentos consumidos. En la mayor parte de los alimentos existe una concentración inferior a los 0,02 µg/g; las concentraciones más altas
se encuentran en el pescado y sus derivados. La concentración en pescados pequeños como la anchoa tiene valores de
0,085 µg/g, mientras que en el tiburón o los atunes puede superar los 2 µg/g. En el pescado escandinavo de agua dulce
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Ingestión diaria
(µg/kg/día Hg)
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En España, el 60-90% del consumo diario de MeHg proviene del pescado y los mariscos. La dosis de referencia de la U.S.
Environmental Protection Agency (U.S. EPA) para el MeHg es
de 0,1 µg/kg/día, lo que corresponde para un adulto de 60 kg
a una ingestión de 42 µg/kg/semana de Hg. Cantidad equivalente al consumo semanal de 420 g de pescado contaminado
con 0,1 mg MeHg/kg. Los datos en España y en el área mediterránea son escasos, pero no dejan de ser preocupantes (figura 4)24, 36-39. Teniendo en cuenta: a) que estos parámetros están dirigidos a una población adulta; b) que el mayor consumo
por kg de peso se da en los niños; c) que el pescado es un elemento destacado en la dieta de nuestro país; y d) la mayor vulnerabilidad fetal e infantil a la exposición a MeHg, creemos
que nuestros niños ingieren una cantidad superior a las recomendaciones de la U.S. EPA. Los pediatras debemos exigir a
las autoridades sanitarias de nuestro país que cuantifiquen las
concentraciones de MeHg en la ingestión diaria de nuestros
niños, y que se valoren de forma conjunta los beneficios nutricionales con los riesgos potenciales, en espera de la instauración de políticas que eliminen el Hg ambiental25, 40.
Amalgamas dentales
La amalgama de plata es una aleación compuesta, básicamente, por Hg, plata, estaño y cantidades menores de cobre y
cinc; en ocasiones, se añaden trazas de otros metales. El Hg
constituye, aproximadamente, la mitad del peso de la aleación
(entre 43 y 54%). Este tipo de amalgama se utiliza en algunos
programas de salud bucodental. En España, durante el año
2000, se utilizaron unos 2.000 kg de Hg en amalgamas dentales41.
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Los rellenos dentales de Hg liberan vapor de Hg en la cavidad bucal. Las concentraciones intraorales, sobre todo tras la
masticación, pueden superar a las encontradas en la atmósfera ambiental. Se estima que el promedio diario de entrada
por vía pulmonar asciende de 3 a 17 µg de Hg elemental, pero
existe una importante variabilidad entre las poblaciones y, en algunos casos, pueden llegar a un consumo diario de 100 µg/día42.
Mecanismos de neurotoxicidad
El MeHg, al ser una sustancia lipofílica, atraviesa con facilidad
las membranas biológicas. Aproximadamente el 95% del MeHg
del pescado, tras su ingestión, se absorbe en el tracto gastrointestinal. Aunque la ruta de exposición oral es la más importante, también se absorbe por la piel y los pulmones43. En
la sangre, el MeHg penetra en los hematíes y se une a la hemoglobina, quedando una fracción pequeña en el plasma. Menos del 1% del Hg en sangre es difusible, y esta fracción desempeña un papel importante para la distribución en los
distintos órganos. La actividad reductasa del glutatión interviene significativamente en el metabolismo del MeHg, disminuyendo su concentración. El selenio también interviene en el
atrapamiento y transporte de MeHg. Sin embargo, todavía
desconocemos las necesidades dietéticas capaces de modular
la toxicocinética del MeHg en las personas. El MeHg orgánico cruza con facilidad las barreras placentarias y hematoencefálica, siendo los niveles de Hg fetal iguales o superiores a
los maternos.
12
La desmetilación del MeHg ocurre en muchos órganos, incluido el cerebro. En la fibra muscular de los peces, algunos
mamíferos y aves, esta actividad es nula o mínima, por lo que
el músculo del pescado constituye la fuente principal de exposición dietética a MeHg. En las personas, el 90% del MeHg
absorbido se excreta en forma iónica con la bilis a través de
las heces; también se elimina a través de la orina y la leche
materna44, 45.
Estudios en humanos
La toxicidad de los compuestos orgánicos del Hg depende del
tipo de compuesto, vía de entrada, dosis y edad de exposición46. Estos compuestos destacan por su carácter neurotóxico, aunque también afectan en menor grado a los riñones, sistema inmunológico y cardiovascular. El MeHg y etilHg son más
tóxicos que el fenilHg. Los signos de toxicidad aguda progresan desde parestesias y ataxia a debilidad generalizada, sordera, pérdida de visión, temblor, espasticidad muscular, coma
y muerte.
Los efectos más preocupantes de la exposición crónica al
MeHg se asocian a la mayor vulnerabilidad del cerebro fetal e
infantil. La exposición crónica al MeHg es especialmente tóxica para el SNC inmaduro, estando catalogado como un potente agente teratógeno del cerebro fetal, ya que puede producir alteraciones en su desarrollo estructural (necrosis focal
de las neuronas corticales cerebrales y cerebelosas, con destrucción de las células gliales perifocales) y funcional (interferencia con el proceso de migración de las capas neuronales
186
corticales y subcorticales)47-50. Estos hallazgos anatómicos y
fisiológicos, detectados en un inicio en animales de experimentación, desgraciadamente fueron ratificados años más
tarde en las autopsias infantiles practicadas tras los accidentes de Minamata (Japón), Iraq y Guatemala51-63.
Recientemente, se han realizado dos estudios prospectivos
de cohortes en las Islas Faroe y Seychelles para evaluar los
efectos en el cerebro fetal tras exposiciones maternas moderadas al MeHg, en los que se comparan y analizan los biomarcadores maternofetales con el desarrollo neuropsicológico al
final de la época preescolar64-66. Los niños de las Islas Faroe
presentaban a los 7 años de edad déficits neuropsicológicos,
con una mayor afectación de la capacidad de atención, memoria y lenguaje, y una menor alteración de las funciones motoras y de la capacidad visual67. Los niños de las Islas Seychelles a los 5 años y medio de edad no evidenciaron efectos
adversos neurocognitivos68-71. Aunque las exposiciones en ambos estudios fueron similares en niveles de dosis, las diferencias halladas pueden potencialmente explicarse por los siguientes motivos:
– Formas diferentes de exposición. En las Seychelles, el
pescado está contaminado en concentraciones 10 veces inferiores al de las Faroe, y la ingestión es más continua (12 comidas/semana) que en las Faroe (2-3 comidas/semana).
– Diferencias etnicogenéticas relacionadas con los mecanismos de detoxificación y eliminación del MeHg.
– Diferencias en los tests y exámenes neurocognitivos, pues
los investigadores de las Faroe incluyeron la evaluación de
áreas muy específicas.
– Variables confundidoras desconocidas. Los dos grupos investigadores determinaron y controlaron los factores más importantes del estilo de vida (lactancia materna, tabaquismo,
dieta, alcohol, estado socioeconómico, etc.). También el tipo
de pescado consumido en las Faroe, como las ballenas, contiene otros contaminantes neurotóxicos, como los policlorobifenilos, pero los investigadores encontraron las alteraciones
descritas después de eliminar el efecto confundidor de dichos
compuestos en los datos estadísticos. No obstante, las ballenas, por su larga vida, pueden acumular otras sustancias tóxicas antropogénicas72-75.
Los dos estudios de cohortes siguen abiertos y, en un futuro, proporcionarán más datos sobre los efectos en épocas escolares y juveniles76, 77. Una pregunta importante emanada de
las diferencias encontradas en estas dos investigaciones es la
siguiente: ¿pueden dosis esporádicas de MeHg administradas
en periodos críticos del SNC fetal causar mayor neurotoxicidad que las mismas dosis dadas durante largos periodos? La
respuesta necesitará la realización de futuros estudios diseñados para esta finalidad.
Asimismo, los resultados más recientes de las Islas Faroe
han permitido establecer las dosis de referencia actuales para el
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Neurotóxicos medioambientales (y II). Metales: efectos adversos en el sistema nervioso fetal y posnatal. J.A. Ortega García, et al.
umbral de seguridad del Hg en una ingestión de 0,1 µg/kg/día78.
Basándose en estimaciones dietéticas, actualmente el 7% de
las mujeres fértiles de EE.UU. consume cantidades superiores
a las consideradas seguras79, 80. ¿Y en el Estado Español? Si
tenemos en cuenta el elevado consumo de pescado en nuestro país (aproximadamente 89 g/persona/día), aunque los datos son escasos, éstos sugieren que, en diversas comunidades, la población pediátrica supera los límites de seguridad
recomendados por la U.S. EPA36-40, 81.
Numerosos estudios adicionales de exposición dietética de
humanos y primates en Nueva Zelanda, Canadá, Amazonia
(Brasil), Nuevo Méjico, Perú e Islas Madeira muestran efectos
adversos en el desarrollo neurológico con bajas dosis de
MeHg82-88.
Interacciones dietéticas25
Los compuestos dietéticos pueden modificar la toxicidad del
Hg atenuando o exacerbando los efectos adversos de forma
directa o indirecta/sinérgica con otros contaminantes.
Los factores protectores nutricionales como el selenio, consumo de ajos, vitamina E y ácidos grasos omega-3 pueden atenuar los efectos potencialmente dañinos del Hg. Por el contrario, la malnutrición aumenta la sensibilidad y exacerba sus
efectos tóxicos. Dietas pobres en hierro y ácido fólico también
aumentan los efectos neurotóxicos del Hg.
Manganeso
Toma su nombre de su utilidad para la magia en la antigua
Grecia. El manganeso (Mn) constituye, aproximadamente, el
0,1% de la corteza terrestre. Está presente en la naturaleza en
sus formas inorgánicas y orgánicas. Es un metal blanco-rojizo,
duro y frágil, con un punto de fusión bastante alto y ampliamente utilizado en las fundiciones para producir aleaciones de
acero. Las formas inorgánicas se usan en la producción de baterías, cerámica y decoloración de vidrio, incendiarias, fungicidas y catalizan la cloración de compuestos orgánicos. Los
permanganatos son oxidantes enérgicos empleados en la limpieza y desinfección de metales, preservación de flores y en
fotografía. Los compuestos orgánicos del manganeso son utilizados como aditivos de la gasolina y combustible y como fungicidas88.
Contrariamente a lo que ocurre con muchos otros metales,
el aporte dietético natural de Mn es esencial para que actúe
como catalizador en numerosas reacciones enzimáticas.
La deficiencia de Mn puede provocar irregularidades en el
tejido conectivo, cartílagos y huesos. En distintas especies, los
déficits de Mn en la dieta provocan alteraciones del aparato
reproductor, del desarrollo óseo, del metabolismo de los hidratos de carbono y lípidos, y trastornos neuromotores. Sin
embargo, muchos estudios revelan que existe una relación entre los niveles excesivos de exposición al Mn en la infancia y
trastornos de hiperactividad y aprendizaje.
Rutas de exposición
En ambientes no laborables, la mayor parte de la exposición al
Mn proviene de los alimentos (sobre todo los vegetales, como
té, cereales, legumbres, aguacates, algas…). El NRC de EE.UU.
considera que una ingestión diaria de 2-5 mg es segura y adecuada89. Los bebés que se alimentan con fórmulas artificiales
ingieren mucha más cantidad de Mn que los que lo hacen con
leche materna, que contiene, aproximadamente, 6 µg/L. Las fórmulas artificiales contienen alrededor de 77 µg/L, y de 100 µg/L,
si han sido suplementadas90. Las plantas de soja extraen de
manera eficiente el Mn del suelo, y las fórmulas de soja para
bebés contienen de 200-300 µg/L de este elemento91.
Una forma orgánica del Mn (metilciclopentadienil tricarbono Mn) se utiliza como sustituto del Pb en la gasolina para incrementar su octanaje. Su combustión libera a la atmósfera
compuestos inorgánicos de Mn, sulfatos y fosfatos, contaminando el aire, la tierra y el agua. Estudios en animales demuestran que los compuestos de Mn inhalados alcanzan el
SNC a través del nervio olfativo, y por vía hematógena atravesando la barrera hematoencefálica92. En humanos, desconocemos qué importancia tiene esta forma de exposición.
En los adultos se absorbe cerca del 3-5% (100 µg) del Mn ingerido. Posteriormente, se excreta en la bilis y sólo se retienen
30 µg al día93. Los lactantes y niños absorben casi el 70% y eliminan menos que los adultos94, 95. Además, la inmadura barrera hematoencefálica de los lactantes permite un mayor paso y depósito de Mn en el SNC.
Estudios en animales
A pesar de ser un elemento esencial, la exposición excesiva a
Mn produce alteraciones en el SNC, los pulmones y el sistema reproductor. Durante el desarrollo fetal, la exposición a niveles no tóxicos en apariencia, pero que son considerablemente más altos que la ingestión humana normal, produce
efectos reproductivos adversos con toxicidad testicular y disminución de los niveles de testosterona96.
13
Sin embargo, el efecto más importante de una exposición a
niveles bajos es la neurotoxicidad. En los animales de experimentación, el SNC fetal, en los primeros meses de vida, es
más susceptible a los efectos tóxicos del Mn que en los adultos, lo que genera efectos neurológicos específicos como un
aumento de hiperactividad en la descendencia97.
Estudios en humanos
La principal vía de exposición profesional es la inhalación. Los
trabajadores con exposiciones agudas al Mn por inhalación
sufren síntomas respiratorios, neumonía o bronquitis. Sus efectos neurológicos fueron observados por primera vez en los
trabajadores de minas de Mn, refinerías y fundiciones. El «manganismo» incluye temblor y desórdenes motores, con frecuencia precedidos por la «locura mangánica», síntomas esquizofrénicos, con conducta violenta y compulsiva, inestabilidad
emocional y alucinaciones. Tras estos síntomas psiquiátricos
y tras una etapa variable de 1-2 semanas, presentan bradici-
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nesia, distonía, alteraciones de la marcha, voz monótona y tartamudeos. El desorden motor del manganismo guarda cierta
similitud con el Parkinson, aunque hay algunas diferencias características. Los signos precoces de neurotoxicidad en adultos, además de leves trastornos motores, consisten en alteraciones cognitivas, conductuales y emocionales98, 99.
En la población pediátrica, existe una relación entre la concentración de Mn en el cabello y la hiperactividad y los trastornos del aprendizaje. En el cabello de los bebés alimentados
con fórmulas artificiales aumenta de 0,19 µg/g al nacer a
0,965 µg/g a las seis semanas, y disminuye a 0,685 µg/g a los
cuatro meses de vida. En los bebés alimentados con leche materna, los niveles aumentan sólo a 0,330 µg/g a los cuatro meses de vida. En un estudio, los niveles de Mn en el cabello de
los niños hiperactivos eran de 0,434 µg/g comparados con los
niveles de 0,268 µg/g en los controles de igual edad que no
eran hiperactivos100. Este estudio también encontró elevados
niveles de Pb en niños hiperactivos. Numerosos estudios asocian los mayores niveles de Mn en el cabello en niños con trastornos de hiperactividad y déficit de atención101, 102.
Estudios ecológicos indican que los niños que ingieren Mn
en el agua potable (≥0,241 mg/L) durante 3 años muestran un
peor rendimiento escolar103, 104.
14
Mecanismos de neurotoxicidad
La sobrexposición a Mn en las primeras etapas de la vida produce disminución en los niveles de los neurotransmisores dopamina, norepinefrina y serotonina105. Las alteraciones sobre
los neurotransmisores durante la gestación provocan un cambio estructural mucho mayor en el sistema nervioso fetal y explican la importante función de los neurotransmisores en el
desarrollo cerebral fetal106.
Hierro y Mn comparten el mismo sistema de transporte para la absorción intestinal. Aproximadamente, el 80% del Mn
en el plasma está unido a la B1-globulina y albúmina, y una
fracción más pequeña, a la transferrina. El Mn atraviesa la barrera hematoencefálica por tres mecanismos: difusión facilitada, transporte activo y transporte dependiente de la transferrina.
La competición entre el hierro y el Mn por el mismo sistema
transportador tiene implicaciones importantes por el potencial
incremento de la acumulación en el SNC de Mn en las poblaciones con deficiencia de hierro. En nuestro planeta, más de
2.000 millones de personas, sobre todo niños, mujeres embarazadas y en edad fértil, tienen anemia ferropénica por ingestión inadecuada de hierro. Los efectos potenciales asociados
a la acumulación en el SNC en estas poblaciones representan
un reto sanitario de gran magnitud pendiente de evaluación.
Comentarios adicionales
La susceptibilidad del SNC en desarrollo (fetal e infantil) a la
toxicidad del Mn merece mayor atención. Muchas fórmulas artificiales para lactantes son, generalmente, suplementadas
con Mn. Los expertos en nutrición pensaron que la leche ma-
188
terna era deficiente en este elemento esencial y que los suplementos no serían nocivos. Las fórmulas de soja contienen
cantidades aún mayores de Mn natural. Pero estudios sobre el
metabolismo muestran que los lactantes absorben más y eliminan menos Mn que los adultos. Además, en los lactantes, el
Mn transportado en sangre penetra de manera más rápida en
el SNC que en los adultos. En animales de experimentación,
las exposiciones a este elemento están asociadas a hiperactividad. Muchos estudios demuestran que los niveles de Mn en
el cabello son más elevados en niños con desórdenes de hiperactividad que en los controles. Estas observaciones cuestionan la suplementación de las fórmulas artificiales para lactantes con este metal, así como agregarlo a la gasolina, y
requieren una investigación urgente para clarificar estas áreas marcadas por la incertidumbre.
Cadmio
Rutas de exposición
El cadmio (Cd) se libera al medioambiente por la combustión
de los combustibles fósiles, incineración, minería y fábricas de
producción industrial, fangos de aguas residuales, fertilizantes
con fosfatos... Se utiliza para numerosos procesos industriales, que incluyen plateado de metales, pigmentos para pinturas, estabilizadores de plásticos y baterías de níquel-Cd. Es un
metal que no tiene función biológica esencial, pero que puede
interferir con el desarrollo neurológico normal por distintos
mecanismos.
La mayor exposición al Cd en humanos es dietética, con un
promedio de ingestión diaria en adultos de 10-30 µg. El Cd del
suelo se absorbe con facilidad por los vegetales (verduras y
cereales), lo que condiciona concentraciones elevadas en cultivos con fango de aguas residuales de origen industrial que
contienen este elemento107. Los animales domésticos y de laboratorio alimentados con plantas que crecen en suelos modificados con fangos pueden desarrollar intoxicación con
Cd108. Este metal también tiende a concentrarse en los moluscos encontrados en aguas costeras contaminadas. Otra exposición importante es a través del humo del tabaco, teniendo
los fumadores niveles de Cd en sangre, aproximadamente, del
doble que los no fumadores109.
Estudios en animales
Por distintas razones, los estudios sobre los efectos neurológicos de la exposición en edad temprana al Cd son más difíciles de efectuar que los estudios, por ejemplo, de Pb. El Cd se
difunde rápidamente en la sangre y se almacena en los riñones, hígado, páncreas y glándulas suprarrenales, por lo que los
niveles séricos no son indicadores fiables de exposición. La
exposición crónica al Cd induce a la producción de una proteína, la metalotioneína, que aglutina el metal y reduce sus
efectos tóxicos. Sin embargo, las exposiciones agudas intermitentes pueden escapar a este mecanismo e inducir a respuestas tóxicas más graves. En pruebas de laboratorio, los niveles moderados de exposición al Cd reducen el peso del
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animal. Sus efectos neurotóxicos fetales son el resultado indirecto del deterioro de la función placentaria, de disfunciones enzimáticas y de la alteración metabólica de elementos
trazas esenciales para el SNC110.
En los animales expuestos al Cd durante el periodo fetal y
lactante, se observan efectos neurológicos contradictorios, como hiper/hipoactividad, según los niveles, ruta de exposición
y los tests utilizados para su medición111-113. También disminuye la capacidad del animal para aprender tareas de evasión114. En la mayoría de los casos, la neurotoxicidad aparece
cuando la dosis es suficiente para alterar el aumento de peso
y el crecimiento fetal. En contraste, la exposición neonatal al
Cd es potencialmente más dañina que la prenatal, puesto que,
debido a la inmadurez de la barrera hematoencefálica, el Cd
tiene acceso directo al SNC. Estudios microscópicos muestran
lesiones en el SNC de ratas neonatas tratadas con Cd que no
se ven en las ratas adultas, lo que demuestra la importancia
de la barrera hematoencefálica en la neurotoxicidad por este
elemento.
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Estudios en humanos
Diversos estudios han examinado las consecuencias neurológicas de la exposición precoz al Cd. Pero la superposición habitual de las exposiciones a Pb y Cd dificulta la contribución relativa de cada metal sobre los efectos observados. En niños,
se ha demostrado una correlación significativa entre los niveles elevados de Cd y Pb en el cabello con hiperactividad, disminución del desarrollo verbal y menor coeficiente de inteligencia115, 116. El Pb y el Cd, probablemente, afectan distintos
aspectos de la inteligencia. Los niveles de Pb se asocian con
la reducción manipulativa del CI, mientras que el aumento de
los niveles de Cd tiene correlación con la disminución de la capacidad verbal del CI. En un estudio prospectivo, se analizaron
las concentraciones de Pb y Cd en cabellos de 26 recién nacidos y sus madres117. Seis años más tarde, los niños fueron sometidos a las pruebas de McCarthy Scales of Children Abilities. El nivel de Cd en los niños se relacionó con una
disminución del rendimiento y capacidad perceptiva y motora.
Los niveles de este metal en el cabello de las madres se relacionaban con rendimientos más pobres en los niños de las funciones cognitivas, perceptivas, cuantitativas y motoras. Los niveles de Pb también tenían relación con resultados menores
en el rendimiento perceptivo y motor.
Mecanismos de acción
El Cd es tóxico para el SNC fetal e infantil, por vía directa e indirecta. Durante el embarazo, interfiere con la función placentaria, altera diversas enzimas y modifica la disponibilidad de
nutrientes y elementos esenciales para el SNC. La exposición
neonatal altera los niveles de neurotransmisores, como la norepinefrina, dopamina, serotonina y acetilcolina110. La exposición al Cd también está asociada con una producción incrementada de radicales libres en tejidos, lo que provoca daños
en la membrana celular y cambios en una variedad de otras
funciones fisiológicas.
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